Los quarks son partículas fundamentales

Son, junto a los electrones (leptones), las partículas elementales de la materia visible.

Los quarks se clasifican como fermiones que son las partículas que forman prácticamente toda la materia que nos rodea, pues constituyen los protones y los neutrones. Los quarks (símbolo q) contribuyen en gran medida a la masa de los átomos (según la “teoría de Higgs” interactúan fuertemente con el hipotético “Campo de Higgs” por medio del portador o partícula mediadora “bosón de Higgs”, que es la causa de que se frenen y adquieran masa).

      Existen seis tipos (“sabores”) de quarks: arriba, u (up), abajo, d (down), encanto, c (charm), extraño, s (strange), cima, t (top) y fondo, b (botton), con sus correspondientes antipartículas. Las variedades s, c, t y b son muy inestables, sin embargo las u y d se mantienen. Todos poseen carga eléctrica.

      Los quarks no se encuentran libres en la naturaleza sino asociados o combinados formando otras partículas compuestas (hadrones), por ejemplo, los u y los d constituyen los protones y los neutrones, con tres quarks. En cada caso. También forman los mesones, partículas muy inestables, en grupos compuestos de un quark y un antiquark. Las partículas portadoras que unen los quarks son los gluones (“pegamento o ligadura”),  partículas elementales clasificadas como bosones. Los gluones son partículas estables, sin carga ni masa, que transmiten la interacción fuerte entre los protones y los neutrones, manteniendo unido el núcleo atómico.

      Los protones y los neutrones están formados por dos clases de quarks:

           -  los u; número másico 1/3; carga eléctrica +2/3;

           -  los d; número másico 1/3; carga eléctrica -1/3.

El protón es la combinación de dos u y un d (uud), por tanto su número másico será: 1/3 + 1/3 + 1/3 = 1; y su carga es: 2/3 + 2/3 - 1/3 = + 1.

El neutrón está formado por dos quarks d y uno u. Por tanto, su número másico es 1 y su carga 0.

      Los mesones están constituidos de un quark y un antiquark. Por ejemplo, el pión (π) consta de un quark arriba, u, y un antiquark del abajo                                                                          

                                                                        _
                                                                        d

por lo tanto tienen de carga 2/3+1/3 =+1. Son muy inestables y se aniquilan con gran rapidez.

      Cuando decimos que, en un proceso radiactivo, se conserva el número de nucleones, en realidad se trata del número de quarks. Por ejemplo, en la desintegración β^-:

                                                                    _
                                            n  ® p  + e^-  +  υ

y se escribe:                                                    _

                                     (udd)  ® (uud) + e^- + υ

lo que supone la desintegración de un quark d según el esquema:

                                                                    _
                                         d  ® u   +   e^-  +  υ

en el que se verifica la ley de la conservación del número de quarks.  
 

      De manera similar en la desintegración β⁺, un protón se convierte en un neutrón, un positrón y un neutrino:

                             ¹₁p  ® ¹₀n  + ⁰₊₁e⁺  + ⁰₀υ
 

      En las interacciones débiles han sido descubiertos, con los aceleradores del CERN, varios mediadores: los W^±, unas cien veces más pesados que el protón, y los Z⁰, la forma neutra del W. Son inestables y tienen una vida media de 10^-24 s.
 

      Cuando un neutrino interviene en un proceso nuclear, el mediador de dicho proceso es el W. En las cámaras de burbujas se han observado intercambios de estos mediadores, por ejemplo, en la

desintegración de un neutrón (desintegración β^-) y en choques entre neutrinos y protones.